全 文 ：!#年第#期 总第$$%期&’()*+,-(+. /*+, 四川草原草坪园艺
严 寒! 何海涛! 田志宏 !
长江大学生命科学学院! 湖北 荆州 !!#$%#
摘 要$ 对草地早熟禾 个品种生长在 # 种不同温度下苗期的根% 茎% 叶中可溶性糖% 脯氨酸% 可溶性蛋白质
含量及硝酸还原酶 $%&% 超氧化物歧化酶 ’&’(&% 过氧化物酶 )’(& 活性的变化进行研究( 结果表明! 与适温
* &相比! 草地早熟禾各组织中可溶性糖和脯氨酸含量均增加! 而可溶性蛋白质含量在叶片中则随温度的降低而升
高! 在根和茎中则具有波动性) 同时发现 个品种对温度胁迫的反应存在差异! 且品种间各器官中酶活性的变化不
同! 说明 个品种间和同一品种的不同器官间的抗寒% 耐热能力不同! 但在+, &和 #- &时 . 种酶的活性均较高(
关键词$ 草地早熟禾) 温度胁迫) 生理生化特性) 酶活性) 抗寒性) 耐热性
中图分类号$ 01%#234 文献标识码$ + 文章编号$ $567819! !#& #:96:#
收稿日期$ --*+-/+-#
基金项目$ 湖北省重点科技发展计划资助项目 00)-1-.&)
湖北省教育厅资助项目 002--,&(
作者简介$ 严寒 /0,#+ &! 男! 湖北广水市人! 硕士! 长江
大学生命科学学院讲师(
!通讯作者
草地早熟禾 !# $%#&’()*) 345 属于禾本科早熟
禾属一年生或多年生草本! 其喜光耐荫! 比其他冷
季型牧草更耐低温和频繁刈剪! 绿期长! 颜色光亮
鲜绿! 草质柔软! 耐践踏! 能形成稠密的草皮! 常
用于草坪或绿地的建植中! 作为草坪草使用和培育
6/7( 温度是我国热带% 亚热带地区限制草坪分布的重
要生态因子! 在温度胁迫下! 草坪植物体内将发生
一系列生理生化变化( 有关早熟禾属植物的抗寒性
68#7% 耐热性 6! *8,7 生理生化特性的研究已有一些报
道! 进一步系统地探讨草坪草在逆境条件下的生理
生化特性的变化和机理! 有助于区分不同草坪草之
间的抗性差别! 深入地了解草坪草的抗性机理和外
在表现之间的联系! 可为草种选择% 草坪草基因工
程% 新品种选育和草坪建植提供一定的科学依据(
8 材料和方法
8;$ 材 料
草地早熟禾 个品种$ 百老汇 9:;<=>放者 3@AB:
$;! 方 法
/44/ 草地早熟禾幼苗的培育和温度处理$ 取一定
量的种子播种于盛装蛭石的塑料钵中! 置于 * &的
植物生长箱中萌芽! 待苗高 *8D EF 时! 转至不同温
度 +, &! # &! * &! #- && 的植物生长箱中!
* = 后! 分别测定两个品种的根% 茎% 叶中相关生理
生化指标(
/44 相关生理生化指标的测定方法$ 参照白宝璋
等 6D7 的方法! 用蒽酮比色法测定可溶性糖含量! 茚
三酮比色法测定脯氨酸含量! 考马斯亮蓝法测定可
溶性蛋白质含量( 酶活性的测定则按白宝璋等 6D7 和
陈薇等 607 的方法进行! 即用磺胺和 !+萘胺比色法
测定硝酸还原酶 $%& 活性! 氮蓝四唑光化还原法
测定超氧化物歧化酶 &’(& 活性! 愈创木酚法测
定过氧化物酶 )’(& 活性(
! 结果与分析
!;$ 温度胁迫对不同器官中可溶性糖含量的影响
见图 $&
植物组织中的可溶性糖不仅可以作为呼吸作用
的底物! 而且通过呼吸代谢可溶性糖可以转化为结
构物质及贮藏物质! 同时也是维持细胞液渗透势的
重要原因之一( 草地早熟禾的最适生长温度为 * &(
由图 / 可知! 可溶性糖含量的多少与草地早熟禾的
抗寒性和耐热性呈正相关! 在低温+, &和高温 #- &
温度胁迫对草地早熟禾苗期
生理生化特性的影响
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下! 草地早熟禾各组织中可溶性糖含量比适温 ! !
下含量要高 其中在同一温度下! 草地早熟禾品种
的根# 茎# 叶中可溶性糖含量依次递增 不管是高
温或低温下! 可溶性糖含量比适温 ! !下含量要
高 究其原因! 可能是温度胁迫使草坪草体内淀粉
等大分子物质降解速度加快! 转化成糖的速度当然
也快! 同时可溶性糖的积累可以调节组织的渗透势!
提高细胞液浓度! 降低冰点! 从而缓和原生质体过
度脱水! 保护原生质体不受高# 低温的伤害
!0! 温度胁迫对不同器官中脯氨酸含量的影响 $ 见
图 !%
由图 ! 可看出! 在极端温度#$ !和 %& !条件
下! 草地早熟禾两个品种的根# 茎# 叶中脯氨酸含
量均高于适温 ! !条件下的值 相同温度下同一品
种的根# 茎# 叶中脯氨酸含量依次为& 根茎叶
这暗示着温度胁迫下草地早熟禾中脯氨酸含量增加
有利于提高其抗寒耐热性! 而叶片抗寒耐热能力强
于茎! 茎又强于根 且不同品种间相同温度条件下
脯氨酸含量变化有差异! 即草地早熟禾不同品种的
抗寒耐热性还有其他的影响因素 由于脯氨酸主要
存在于细胞质中! 其含量的多少与不良环境的关系
很密切! 尤其是当植物缺少水分时体内脯氨酸含量
增加! 其含量在一定程度上反应了植物体内的水分
状况! 故也可作为植物缺水情况下的参考生理指标!
这与高# 低温下草地早熟禾缺水造成了叶片萎蔫是
相符的 同时脯氨酸的分子结构及其理化性质! 能
够保护酶的空间结构! 稳定膜系统! 参与叶绿素合
成! 消除 ’(%)的毒害! 故脯氨酸含量的增加! 表明
草地早熟禾耐高# 低温的能力也增加
!12 温度胁迫对不同器官中可溶性蛋白质含量的影
响 $ 见图 2%
由图 * 可知! 在#$ !下! 相比其他 * 种温度时
而言! 草地早熟禾的两个品种根# 茎# 叶中可溶性蛋
白质含量均有所上升! 并且叶片中可溶性蛋白质含量
随温度的降低而升高! 同时也从侧面说明了 !个品种
的抗寒性均大于耐热性! 单从可溶性蛋白质含量指标
来讲! 百老汇在抗寒性方面优于解放者 同时还可看
出! 不同品种的各组织中的可溶性蛋白质含量也不一
致! 百老汇茎中含量丰富! 而 解放者根中含量高!
这也暗示了相同温度下! 不同组织的反应不同 据研
究发现! 在植物组织的汁液中含有一定数量的可溶性
蛋白质! 植物不同组织与不同生长发育期其含量差异
性较大! 低温时可溶性蛋白质含量增加! 表明此时基
因的翻译能力增强! 对低温的适应调节能力增加! 这
与草地早熟禾属冷季型草坪草是相适应的 而高温时
可溶性蛋白质含量略有降低! 这可能是高温打断了肽
链的氢键! 使蛋白质分子的空间构象遭到破坏! 蛋白
质分子因而展开! 失去其原有的生物学特性 因此!
草坪园艺
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测定植物组织中可溶性蛋白质含量对于了解植物的代
谢状况具有一定意义!
!0% 温度胁迫对不同器官中硝酸还原酶活性的影响
见图 %#
硝酸还原酶是一种诱导酶$ 广泛存在于高等植
物的根% 茎% 叶等器官中$ 它是硝酸盐同化过程中
的限速酶$ 在植物的生长发育中具有重要作用! 由
图 ! 可知$ 在 个品种的根中$ 硝酸还原酶随着温
度的升高而降低& 在茎和叶中$ 规律不很明显$ 但
几乎都是#$ !时最高$ !% !时最低& 在同一温度
下$ 不同的器官中活性也不一样$ 不同的品种也有
差异$ #$ !时$ 百老汇的茎中% 解放者的叶中活性
最高$ !% !高温时$ 均为茎中活性最高$ & !时则
叶片中的活性最高! 宋松泉等 ’(%) 通过对小麦叶片的
研究指出$ 植物中 *+ 活性随温度变化的现象是由
于不同温度下蛋白质含量不同$ 其中包括硝酸还原
酶蛋白质代谢速度的不同$ 表现为 *+ 活性与温度
的变化呈负相关! 本试验测定草地早熟禾体内蛋白
质含量的结果与这一结论相吻合!
!1# 温度胁迫对不同器官中超氧化物歧化酶活性的
影响 见图 ##
在植物生长过程中 $ 超氧化物歧化酶 ,-.#
活性的增加$ 导致自由基 尤其是超氧自由基# 水
平降低$ 脂质过氧化作用减弱$ 植物的抗性就增强!
由图 &可知$ 在#$ !低温和 !% !高温作用下$ 草地
早熟禾各个器官中 ,-. 活性均强于 & !下 ,-. 的
活性! 这也许是在高% 低温逆境下$ 草地早熟禾抗
性增强的原因之一! 对比 个品种而言$ !% !时$
百老汇根% 茎% 叶中的超氧化物歧化酶活性极高$
而解放者则在#$ !时较高$ 初步认为$ 参试的 个
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品种抗寒! 耐热能力不同 百老汇较耐热而解放者
抗寒能力稍强# 同时还可得出 超氧化物歧化酶的
活性对温度比较敏感 顺境! 逆境下差别很大$
!01 温度胁迫对不同器官中过氧化物酶活性的影响
% 见图 1&
通常情况下 在老化组织中过氧化物酶 % 2.3&
的活性较强 在幼嫩组织中较弱 是因为 2.3 能使
植物组织中的一些碳水化合物转化为木质素 增强
组织木质化的程度 同时也增强了植物的抗性$ 由
图 1可知 相比较而言 !个品种在低温下各器官的
过氧化物酶活性较高 表明比较抗寒$ 在 45-6和
%789下 草地早熟禾的 !个品种 2.3 活性均为叶:
茎;根 因为 2.3 是与衰老有关的一种酶 这样在
逆境下根系活力降低 逐渐衰老 导致植株死亡’
同时 2.3 在植物体内的作用具有非专一性 它既与
膜质过氧化有关 又是细胞防御活性氧毒害酶系统
的成员之一$ 何亚丽等<#=发现草地早熟禾在持续高温
% >5?>@8A& 热境下 2.3 活性在处理 !8B时表现下
降 %8B及 %8B后明显上升 热境下有较高的 2.3 活
性可能是植物耐热的又一主要原因$ 而本试验在高
温下 2.3 活性变化的差异性可能与其在植物体内功
能的多样性有关$
> 讨 论
在温度 胁迫条件下 植物要生存必须维持一定
的能量代谢水平 并通过调节代谢途径避免机体的
损伤和有毒物质的积累$ 与 !#8C适温下各项生理生
化指标相比 受温度胁迫时 草地早熟禾各器官中
可溶性糖和脯氨酸含量均增加 可溶性蛋白质含量
则表现出一定的波动性’ 同时相应的酶系大量合成
以增强自身的抗性$ &.3 和 2.3 是植物体内重要的
保护酶类 其活性增加可以减少因温度胁迫引起的
膜脂过氧化作用程度 起到抵御高! 低温伤害的作
用<$$=’ 并且发现参试 !个品种的不同器官在几项生理
生化指标含量上存在差异 表明供试品种间及不同
器官间对温度胁迫表现出不同的敏感性$ 温度胁迫
涉及到植物体内一系列生理生化反应 如脂! 糖!
蛋白质等大分子和呼吸作用! 光合作用等生理过程
以及膜! 细胞器等结构的变化 对温度胁迫下敏感
性的评价是一个综合的评判过程$ 为此 调查! 研
究和利用我国丰富的野生草坪植物种质资源 克隆
并导入抗寒! 耐热相关基因 培育出抗寒! 耐热新
品种 同时开展温度胁迫信号转导的研究并结合温
度胁迫下形态! 生理生化指标的变化 可以为草坪
草种的引种工作和同一品种的安全越冬度夏提供一
些理论基础$
在温度胁迫下 草地早熟禾的抗寒! 耐热性与
可溶性糖! 脯氨酸! 可溶性蛋白质含量以及相关酶
活性的变化有很大关联 由于我国对冷季型草坪草
的坪用特性及生理生态研究起步较晚 研究水平还
不高 大多集中在引种筛选和耐热指标鉴定的研究
所以 对草坪草的抗寒! 耐热机制和缓解温度胁迫
还有待进一步研究$
参考文献
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报&’(()*%&&(+!&,-
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’子座原基( IJ 7 后长出一个纺锤型的幼小子座
与天然虫草的子座在颜色与形态上基本一致 而在
其他僵虫处理组中未发现子座原基的分化现象)
0 讨论
.@, 蝙蝠蛾多毛孢感染拉脊蝠蛾幼虫的感染率与幼
虫蜕皮及龄期的关系 有待进一步研究)
.@I 试验可知 在三个不同的温度梯度下 子囊孢
子和子囊孢子G液培菌丝体G固培菌丝体两个组合均
未获得僵虫 这并不能说明子囊孢子没有感染能力)
因为子囊孢子在悬浮液中的自溶作用 有可能造成
子囊孢子感染力下降或者完全自溶而没有感染力)
.@. 通过试验 笔者认为子座原基的分化需要经过
一个低温积累和刺激过程 这与杨跃雄等观察到的
结果一致) 虫草子座原基的分化及生长是否需要从
外界土壤环境中吸收部分营养 有待进一步研究)
参考文献
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草坪园艺
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K+L 白宝璋汤学军D植物生理学测试技术K]LD北京$中国科学技
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责
任
编
辑
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锦
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